Posicionamiento preciso en carretera

La navegación y localización GNSS ha sido durante mucho tiempo un estándar en nuestra vida diaria. El uso de este sistema se ha convertido en estándar para el vehículo no tripulado NPO StarLine OSCAR . Mientras que la mayoría de las personas usan receptores GPS simples en sus teléfonos, OSCAR usa soluciones GNSS de alta precisión. Pero primero, ¿qué es GNSS en general y cómo funciona?

¿Qué es el GNSS?

GNSS significa Sistema Global de Navegación por Satélite (o Sistema de Navegación por Satélite ) y se utiliza como un término general para la localización satelital con cobertura global en todo el mundo. A partir de 2019, hay varias constelaciones de satélites importantes:

• GPS (EE. UU.), 31 satélites
• GLONASS (Rusia), 24 satélites
• Beidou (China), 23 satélites
• Galileo (Unión Europea), 26 satélites
• NAVIC (India), 7 satélites
• QZSS (Japón), 4 satélites

¿Cómo funciona todo?

Tomemos, por ejemplo, el GPS habitual en nuestro teléfono. Siempre hay al menos cuatro satélites GPS al alcance de la Tierra. Cada uno de estos satélites GPS envía información de posición y hora actual a los receptores GPS en un intervalo fijo. Bueno, la distancia entre el receptor GPS y el satélite se calcula al encontrar la diferencia entre el momento en que se envió la señal desde el satélite GPS y el momento en que el receptor GPS recibió la señal.

Tan pronto como el receptor (por ejemplo, su teléfono inteligente) recibe una señal de al menos tres satélites, su ubicación (o más bien su teléfono) se calcula mediante trilateración . El GPS necesita al menos tres satélites para calcular la posición 2D (longitud y latitud) y cuatro satélites para la posición 3D (longitud, latitud, altitud).

¿Por qué el GPS no funciona bien en entornos urbanos?

Aunque el GPS funciona bastante bien bajo el cielo abierto, la precisión disminuye drásticamente en las áreas urbanas (el error puede ser de 50 metros o más): edificios altos, cables, puentes y otros objetos; todo esto empeora la precisión del posicionamiento.


Reflejo de señal satelital en la ciudad. Fotos de Uber

Los edificios a menudo interfieren con la línea de visión directa de los satélites, y aunque la señal del satélite "vuela" hacia su receptor, se las arregla para rebotar en los edificios varias veces y presenta distorsión. Debido a tales reflejos, la precisión de posicionamiento se reduce significativamente (a veces ± 500 metros). Debe haber encontrado una situación en la que al pedir un taxi su ubicación en el mapa no se mostraba correctamente.

Para eliminar estos problemas, utilizamos receptores GNSS de alta precisión, que aumentan significativamente la precisión de posicionamiento utilizando IMU (módulos de medición de inercia), información del bus CAN del vehículo, correcciones RTK y un poco más de magia.

Precisión mejorada

Hay varias formas básicas para mejorar la precisión. Echa un vistazo a los más populares:

• IMU (Módulo de medición inercial) es un conjunto de acelerómetros y giroscopios que proporcionan mediciones en 3D. Por sí sola, la IMU no proporciona datos sobre la ubicación (posición, altitud, velocidad), pero proporciona información útil para calcular la ubicación en lugares donde el GPS no "atrapa" (túneles, estacionamientos, etc.);

IMU típica

• Las correcciones RTK aumentan significativamente la precisión de la ubicación a 1–2 centímetros en tiempo real. La conclusión es simple: las llamadas estaciones base se encuentran en todo el mundo. Una estación base específica conoce los errores en su área y los informa al receptor, y este último, a su vez, toma en cuenta estas correcciones y brinda una solución más precisa;

En general, la estación base es un receptor GNSS en el modo "estación" + software + radio / canal de Internet

• El bus CAN también es útil para calcular la ubicación, ya que el automóvil proporciona datos útiles sobre la velocidad, la velocidad de las ruedas y otras características.

¿Sabías eso en nuestro OSCAR?

Receptores OSCAR y GNSS de alta precisión

La precisión centimétrica es necesaria para todos los vehículos no tripulados, no solo para OSCAR. Imagine por un segundo que sería si el dron usara un GPS convencional con una precisión de ± 50 metros:


Tal baja precisión definitivamente conducirá a accidentes. Es por eso que en el proceso de trabajar en OSCAR, llevamos a cabo investigaciones y probamos varios receptores GNSS, probándolos en condiciones difíciles de desarrollo urbano denso.




Solo hay un automóvil, pero varias pistas de GPS

Como resultado, nos decidimos por dos soluciones:

• NovAtel PwrPak 7D-E1
• uBlox F9K

Ambos receptores mostraron excelentes resultados y se integraron con éxito en nuestra plataforma de software y hardware.

En StarLine, disfrutamos hacer realidad un dron seguro . Si también está interesado en este tema y desea construir un futuro no tripulado con nosotros, ¡lo invitamos al equipo !

El proyecto StarLine OSCAR (Open Source Car) está abierto a especialistas de la Comunidad Open Source, donde todos pueden participar en el proceso de desarrollo de un dron a nivel de código, probar sus algoritmos en un automóvil real equipado con equipo costoso.

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